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estruturas dos acidos nucleicos

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ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLEICOSESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLEICOS
Profa. Ms. Mônica Almeida
A estrutura dos ácidos nucléicos
• São polímeros de nucleotídeos
• Os nucleotídeos são compostos por:
– 1 grupo fosfato 
– 1 pentose (desoxirribose ou ribose) – 1 pentose (desoxirribose ou ribose) 
– 1 base nitrogenada
• Os nucleotídeos são de 2 tipos:
– desoxirribonucleótidos (com desoxirribose)
– ribonucleótidos (com ribose)
Pentose (ribose ou desoxirribose )
Nucleosídeo
BASES NITROGENADAS
Cada tipo de ácido nucléico possui 4 
espécies de nucleotídeos
• DNA:
– Timina (T)
• RNA
– Uracila (U)– Timina (T)
– Adenina (A)
– Guanina (G)
– Citosina (C)
– Uracila (U)
– Adenina (A)
– Guanina (G)
– Citosina (C)
ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLÉICOS
• Os carbonos 5 e 3 de 
nucleotídeos 
adjacentes unem-se 
por uma ponte 
fosfodiéster.fosfodiéster.
• As bases ficam 
exteriores ao 
esqueleto carbonado
• Após o papel central do DNA na hereditariedade 
ficar claro, muitos cientistas tentaram determinar 
a exata estrutura do DNA.
• Como uma molécula com uma gama tão limitada 
de componentes diferentes podia estocar a 
enorme quantidade de informações sobre todas 
as estruturas primárias das proteínas nos 
organismos vivos?
Erwin Chargaff
Uma molécula de DNA difere de outra pela 
sequência de seus nucleotídeos. A quantidade de A 
é sempre igual a T (A=T), o mesmo acontecendo 
com a quantidade de C=G (C=G).
Se A+T+C+G= 100% dos nucleotídeos de uma Se A+T+C+G= 100% dos nucleotídeos de uma 
molécula de DNA. Ex: A=20% 
Se A=T, então T=20% e A+T=40%.
Se A+T+C+G=100%:
40+C+G=100
C+G=100-40
C+G=60% ; Se C=G, então C=30% e G30%. 
As fitas do DNA 
estão dispostas 
Antiparalelismo
estão dispostas 
em sentidos 
opostos
A forma predominante de torção da espiral do DNA é
para a direita ou sentido horário
A Dupla Hélice 
Mecanismos de replicação em 
procariotos e eucariotosprocariotos e eucariotos
Dogma central da biologia molecular
Replicação
• O DNA controla toda a atividade celular. 
• Todo o “arquivo” contendo as informações sobre o 
funcionamento celular precisa ser duplicado para que funcionamento celular precisa ser duplicado para que 
cada célula-filha receba o mesmo tipo de informação 
que existe na célula-mãe.
• Para que isso ocorra, é fundamental que o DNA sofra 
“auto-duplicação”. 
•The Meselson-Stahl experiment
A replicação é semi-conservativa
Metade da molécula original se conserva 
íntegra em cada uma das duas moléculas-
filhas.
PROCESSO DE REPLICAÇÃO
PROCESSO DE REPLICAÇÃO
FITA “LEADING” – sintetizada de forma contínua a partir de um
iniciador na fita molde 3’ 5’
FITA “LAGGING” – sintetizada de forma descontínua a partir de
múltiplos iniciadores (primers)múltiplos iniciadores (primers)
• Sítios descobertos no molde da fita “lagging” são copiados em
pequenos iniciadores de RNA pela primase.
• Cada iniciador é alongado pela DNA polimerase resultando na
formação dos FRAGMENTOS DE OKAZAKI.
•DNA polimerase remove o primer do RNA do fragmento adjacente e
preenche os “gaps” entre os fragmentos que, então, são unidos pela
DNA ligase.
PRINCIPAIS ENZIMAS ENVOLVIDAS 
(SISTEMA DE REPLICAÇÃO DO DNA) 
1. DNA Polimerases
2. Endonucleases
3. Helicases 3. Helicases 
4. Topoisomerases
5. Primases
6. Telomerases 
DNA Polimerases
• Principais enzimas envolvidas no processo; 
responsáveis pela adição de nucleotídeos e reparo 
• Requerem um modelo e um primer (segmento de RNA 
sintetizado pela primase) complementares para início –
alongamento 
• 3 tipos principais : I, II, III (procariotos)
I: catalisa crescimento, remove bases pareadas erradas e 
degrada dupla-hélice;
II: pode reparar DNA danificado;
III: holoenzima (20 subunidades) – α ε e θ – completa a 
replicação do DNA unifilamentar a partir do primer
DNA POLIMERASE
Catalisam a adição de um nucleotídeo no
radical hidroxil da extremidade 3’ da cadeia
que está se formando. Desta forma, as fitas só
podem crescer no sentido 5’ 3’.
NUCLEASES
Degradam o DNA, clivando-o em pedaços 
menores:
1. EXONUCLEASES: clivam o DNA a partir do 
final da molécula
2. ENDONUCLEASES: clivam em qualquer 
local da molécula 
OUTRAS ENZIMAS ENVOLVIDAS NO 
PROCESSO DE REPLICAÇÃO
HELICASES – constituem uma classe de enzimas que podem se mover
ao longo da fita dupla de DNA utilizando a energia da hidrólise de ATP
para separar as duas fitas da molécula.
SSB (“single-strand-binding”) – ligam-se a cada uma das fitas impedindoSSB (“single-strand-binding”) – ligam-se a cada uma das fitas impedindo
o reanelamento das mesmas.
PRIMASE – RNA polimerase que sintetiza pequenas moléculas de RNA
utilizadas como iniciadores durante o processo de replicação do DNA.
TOPOISOMERASES – Responsáveis por aliviar a torção na parte da fita
que não está sendo replicada.
PROCESSO DE REPLICAÇÃO
Transcrição e processamento do Transcrição e processamento do 
RNAmRNAmRNAmRNAm
MOLÉCULAS DE RNA
• RNA mensageiro – é o de peso molecular intermediário, e atua
conjuntamente com os ribossomos na síntese protéica, carrega a
informação copiada do DNA sob a forma de inúmeros “triplets” cada um
especificando um aminoácido
• RNA transportador – é o mais leve dos três e encarregado de transportar
os aminoácidos
• RNA ribossômico – associa-se com uma série de proteínas para formar os
ribossomos; é o de maior peso molecular e constituinte majoritário do
ribossomo, organóide relacionado à síntese de proteínas na célula.
A síntese de RNA se inicia com a separação das duas fitas de DNA. Apenas uma
das fitas do DNA serve de molde para a produção da molécula de RNAm. A outra
fita não é transcrita.
Essa é uma das diferenças entre a duplicação do DNA e a produção do RNA.
As outras diferenças são:As outras diferenças são:
•os nucleotídeos utilizados possuem o açúcar ribose no lugar da desoxirribose; 
•há a participação de nucleotídeos de uracila no lugar de nucleotídeos de 
timina. Assim, se na fita de DNA que está sendo transcrita aparecer adenina, 
encaminha-se para ela um nucleotídeo complementar contendo uracila;
Transcrição difere da replicação do DNA em outros 
aspectos:
1) Diferentemente de uma fita de DNA recém sintetizada, 
o RNA não permanece ligado por pontes de hidrogênio 
à fita de DNA molde. Então, as moléculas de RNA 
produzidas por transcrição são liberadas do molde de 
DNA, COMO FITA ÚNICA.DNA, COMO FITA ÚNICA.
2) As moléculas de RNA são copiadas de uma região 
limitada do DNA (GENE), então as moléculas de RNA 
são muito mais curtas que as moléculas de DNA.
As enzimas que fazem a transcrição são chamadas RNA polimerases.
A molécula de RNA também é sintetizada na direção 5’ para 3’.
Diferenças entre RNA polimerase e DNA polimerase
1) A RNA polimerase catalisa a ligação de ribonucleotídeos e não 1) A RNA polimerase catalisa a ligação de ribonucleotídeos e não 
desoxirribunocleotídeos.
2) A RNA polimerase pode começar uma cadeia de RNA SEM UM 
PRIMER, pois o RNA não estoca permanentemente a informação 
genética nas células, por isso a transcrição não precisa ser tão 
acurada quanto a replicação do DNA. 
Sinais no DNA avisam a RNA polimerase onde 
começar e parar
�Para transcrever um gene precisamente, a RNA 
polimerase precisa reconhecer no genoma onde começar 
e onde terminar.
Seqüência promotora: local onde a RNA polimerase Seqüência promotora: local onde a RNA polimerase 
começa a transcrição.
Seqüência terminal: local onde a RNA polimerase pára a 
transcrição, liberando tanto a fita molde de DNA e a 
molécula de RNAm recém sintetizada.
As fitas do DNA se separam 10 bases upstream ao 
sítio de iniciação,mais especificamente no “TATA 
box”.
INÍCIO DA TRANSCRIÇÃO
box”.
A fita molde fica exposta e, desta forma, a síntese 
da cadeia complementar de RNA pode ser 
iniciada.
ALONGAMENTO DA CADEIA
A polimerase desliza ao longo da fita molde 
estendendo um cadeia de RNA crescente no sentido 
5’ 3’ através da adição de ribonucleotídeos.5’ 3’ através da adição de ribonucleotídeos.
Este processo ocorre até a RNA polimerase encontrar 
uma seqüência específica no DNA que determina o 
término do alongamento.
TÉRMINO DA TRANSCRIÇÃO
� Quando a RNA polimerase encontra o sítio de
terminação na fita molde, ela se desliga do DNA
juntamente com a nova cadeia de RNA sintetizada devido
à uma desestabilização do complexo de transcriçãoà uma desestabilização do complexo de transcrição
� O desligamento do RNA do sistema provoca a ruptura
do complexo de transcrição e as fitas do DNA são
renaturadas
O PROCESSAMENTO DO RNA
� Os diferentes RNAs sintetizados no processo de
transcrição são chamados de transcritos primários;
� Na maioria das vezes, esses transcritos não
representam a molécula madura, ou seja, aquela cuja
seqüência e estrutura correspondem à forma final doseqüência e estrutura correspondem à forma final do
RNA funcional;
� Esses transcritos necessitam sofrer modificações que
fazem parte do processamento do RNA.
PROCESSAMENTO DO mRNA
�Cap - adição da 7- metil guanosina na extremidade 5’
A maturação do precursor do mRNA, que é o hnRNA, em mRNA 
possui 3 etapas importantes: 
�Cauda poliA – 200 resíduos de adenina 
�Splicing – Retirada de íntrons 
PROCESSAMENTO DO mRNA
� Após o início da transcrição da molécula de mRNA é adicionado
um resíduo de guanina à sua extremidade 5’.
� Este resíduo chamado “cap” sofre, então, metilação (adição do� Este resíduo chamado “cap” sofre, então, metilação (adição do
radical metil) na posição 7 da guanina resultando na formação do
nucleotídeo 7-metilguanilato.
� O “cap” protege a extremidade 5’ da ação de exonucleases e,
também, é utilizado para reconhecimento, pelo ribossomo, do
sítio de início do processo de síntese protéica.
1) Evitar a degradação do 
extremo 5’ do RNAm por 
nucleases;
2) Ajuda o RNAm a ser 
corretamente processado e 
exportado;exportado;
3) Tem uma importante 
função na tradução dos 
RNAm no citosol 
PROCESSAMENTO DO RNAm
�A maioria dos mRNAs possui uma seqüência de resíduos de adenina na
sua extremidade 3’ que é chamada de cauda poliA e é adicionada à
molécula durante a transcrição.
�A poliadenilação consiste na adição de uma sequência de adenosinas�A poliadenilação consiste na adição de uma sequência de adenosinas
(de 100 a 300 em geral) na extremidade 3´ do transcrito.
� O filamento de adenosinas produzido é referido como cauda poli A.
PROCESSAMENTO DO RNAm
Cauda poli-A na 
extremidade 3’ da 
molécula de RNAm 
tem a finalidade de 
proteger esta 
extremidade da extremidade da 
degradação 
enzimática e ajudar 
o RNAm a sair do 
núcleo.
PROCESSAMENTO DO RNAm
� Após a adição do “cap” 5’ e da cauda poliA, a molécula de pré-
mRNA sofre o processo de retirada dos íntrons e junção dos éxons,
mecanismo conhecido como “splicing” e migra para o citoplasma da
célula.
�Os íntrons apresentam um grau de conservação maior do que os
éxons além de apresentarem uma característica muito importante:
os primeiros e os últimos dois nucleotídeos da extremidade 5’ e 3’,
GU e AG, são altamente conservados.
PROCESSAMENTO DO RNAm
SPLICING
PROCESSAMENTO DO RNAm
GenéticaGenética
TraduçãoTradução
Profa. Ms. Mônica Almeida 
TraduçãoTradução
Dogma Central da biologia MolecularDogma Central da biologia Molecular
TRADUÇÃO
• Processo que se baseia na seqüência do mRNA para
determinar e unir os aminoácidos formando, assim, a proteína.
• Cada aminoácido é codificado na seqüência de DNA como um
códon contendo uma seqüência de três nucleotídeos.códon contendo uma seqüência de três nucleotídeos.
• Moléculas de RNA transportador transferem a informação
contida no genoma à uma seqüência de aminoácidos nas
proteínas.
RNA TRANSPORTADOR
• Liga-se quimicamente à um 
aminoácido específico, através 
da enzima aminoacil –tRNA 
sintetase, sendo chamado, desta 
forma, de aminoacil-tRNA;
• Pareia com a seqüência do 
códon do mRNA adicionando o 
aminoácido que carrega à uma 
cadeia de peptídeos crescente.
RIBOSSOMOS
A eficiência da tradução se deve,
principalmente, à ligação da molécula
de mRNA e dos aminoacil-tRNAs ao
maior complexo RNA-proteína da
célula – o ribossomo – que direciona
o crescimento da cadeia
polipeptídica.
Durante a síntese protéica, o
ribossomo se move ao longo daribossomo se move ao longo da
cadeia de mRNA interagindo com
vários fatores protéicos e o tRNA.
TRADUÇÃO
• O códon AUG, que codifica o aminoácido metionina, age como o
códon de iniciação na maioria das moléculas de mRNA.
• O tRNAMet reconhece códons AUG internos, não carregando
nunca uma metionina formilada (eucariotos).nunca uma metionina formilada (eucariotos).
• Quando AUG está colocado no início este é lido como uma formil-
metionina; quando está dentro da região codificadora, é lido como
metionina.
TRADUÇÃO
Durante a síntese de proteínas, os ribossomos deslocam-se ao
longo do mRNA, possibilitando um pareamento entre esse e os
tRNAs que carregam os diferentes aminoácidos que irão compor as
proteínas
Os ribossomos deslocam-se ao longo do mRNA, na direção 5’ 3’.
TRADUÇÃO
A terminação da síntese de proteínas ocorre pelo
aparecimento de códons de terminação na molécula de
mRNA.
O reconhecimento desses códons é realizado por proteínas e
não por moléculas de tRNA, diferentemente do que ocorre nos
outros códons.
CÓDIGO GENÉTICO
A relação entre a seqüência de bases no DNA e a
seqüência correspondente de aminoácidos, na proteína, é
chamada de código genético
O código genético encontra-se na forma de triplets – os
códons
Gene
RNA polimerase
hnRNA
Transcrição
Processamento
Núcleo
mRNA
Citoplasma
Processamento
Tradução
proteína
Transcrição
A C G T A
T G C A T
5’ 3’
A
T
3’
RNA polimerase
Gene ativo
T G C A T T
5’3’
5’
Molécula de RNA nascente
Tradução
Cys
Met
Ala
Asp
Glu
Phe HisRibossomo
Proteína
tRNA
aa livre
Gly
Molécula de mRNA
A U G G C A U G C G A C G A A U U C G G A C A C A U A 
5’ 3’
Direção do avanço do ribossomo
tRNA
codon
A U A A A A U U A A U G A A C C C A C A A U A A T A C 
Ala Cys Asp Glu Phe
Met 
Gly
His
Ile
Gln Lys
Pro Leu
Asn Met 
5’ 3’
VARIAÇÃO GENÉTICA
=POLIMORFISMO
A U A A A A U U A A U G A A C AA AAA A C A A U A A T A C 
Ala Cys Asp Glu Phe
Met 
Gly
His
Ile
Gln Lys
Pro Leu
Asn CYSCYS
5’ 3’
Muda a
forma e 
função
REPRESENTAÇÃO LINEAR A MOLÉCULA DO DNAREPRESENTAÇÃO LINEAR A MOLÉCULA DO DNA
5’ATTCGGCGCTATGCATGCTATGCG3’
aa1 aa2 aa3 aa4 aa5 aa6 aa7 aa8
PROTEÍNA - Queratina- cabelo
- Albumina- sangue
- Hemoglobina-sangue
- Estrutura do cabelo
- Proteína da cor do cabelo
(Melanina)
VARIAÇÕES GENÉTICAS Acontecem no nosso DNA
Células germinativas
Passa para os filhos
Células somáticas
Não passa para
os filhos
Ex. câncerEx. cor dos olhos
Lembrar...Lembrar...RNApolimeraseRNApolimerase
• É essencial na transcrição... (1ª etapa da 
expressão gênica)
• Sem a RNA polimerase não há vida!!!
• Sem RNA polimerase não há enzimas!!!!• Sem RNA polimerase não há enzimas!!!!
• A inibição da RNA polimerase leva à morte do 
organismo...

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